Welche Spannung wählen:12 V oder 24 V?

Viele 3D-Druckerkomponenten sind in zwei Optionen erhältlich:12 V und 24 V, ebenso wie die 3D-Drucker selbst . Diese Eigenschaft muss bei allen Upgrades am 3D-Drucker berücksichtigt werden, z. B. beim Austausch der Extruder, Hotends oder anderer Komponenten für diese. Aber was bedeutet das alles für den Benutzer?

12 V und 24 V sind Spannungen, und sie sind in diesen beiden Optionen am häufigsten. Genauer gesagt handelt es sich um Ausgangsspannungen und sie haben mit dem Netzteil (PSU) des 3D-Druckers zu tun . Ein Netzteil ist ein Gerät, dessen Aufgabe es ist, einen elektrischen Verbraucher mit elektrischem Strom zu versorgen, ein Gerät, das elektrischen Strom aufnimmt und ihn in andere Energieformen wie Wärme oder Licht umwandelt. In 3D-Druckern , versorgt das Netzteil alle wichtigen Komponenten mit Strom wie Lüfter, das Heizbett oder das Hotend. Ohne die mindestens erforderliche Stromversorgung oder mit einer übermäßigen Stromversorgung funktionieren diese Elemente des 3D-Druckers möglicherweise nicht richtig.

Bild 1:Die Ausgangsspannungsangabe an einem Stepper-Treiber. Quelle:Dyze Design.

Ein Netzteil erhält 110 bis 240 V aus der Steckdose und mit Hilfe eines Transformators , wandelt es herunter auf 12 bis 24 V , eine für Geräte besser geeignete Spannung. Außerdem hat das Netzteil noch eine Gleichrichterschaltung , ein Element, das für die Umwandlung des Wechselstroms aus der Steckdose in den Gleichstrom verantwortlich ist, den ein 3D-Drucker benötigt.

Bild 2:Kabelanschlüsse für AC-Eingang und DC-Ausgang an einem Netzteil. Quelle:Dyze Design.

Ein 3D-Drucker-Netzteil hat normalerweise die folgenden Spezifikationen:

• Die Nennspannung(en) :Diese Werte geben an, welche AC-Eingangsspannung das Netzteil aus der Steckdose nimmt - 110 V @ 60 Hz oder 240 V @ 50 Hz (wie im Bild oben zu sehen). Normalerweise kann dies durch Umlegen eines Schalters an der Seite des Netzteils geändert werden.
• Die Ausgangsspannung :Dieser Wert gibt die Spannung des Gleichstroms an, die das Netzteil nach der Umwandlung des Wechselstroms liefern kann. Dieser Wert variiert zwischen Netzteilen, aber ein Netzteil kann nur eine bestimmte Spannung unterstützen:entweder 12 V oder 24 V . Dies ist entscheidend, da die Komponenten eines 3D-Druckers sind ebenfalls für eine bestimmte Spannung ausgelegt und sollten mit der Ausgangsspannung des Netzteils übereinstimmen . Verwendung einer 12-V-Komponente mit einem 24-V-Gerät führt dazu, dass die Komponente mit der doppelten Geschwindigkeit arbeitet, für die sie entwickelt wurde, was zu Überhitzung, Rauchen, Verbrennen der Hauptplatine und sogar zu einer Explosion oder einem Brand führen kann . Ein weiteres Problem entsteht im Falle eines Kurzschlussereignisses. Das Netzteil könnte all diese überschüssige Energie in die Komponente entladen und Schäden verursachen. Das kann bei jedem Netzteil passieren, aber bei einer geringeren Leistung (12 V) würde weniger Energie in die angeschlossene Komponente entladen als bei einem 24 V Netzteil. Es ist ratsam, einen DC-DC-Wandler zu verwenden, um die Spannung von 24 V auf 12 V zu senken um das zu verhindern. Umgekehrt Verwendung von 24-V-Komponenten mit einem 12-V-3D-Drucker führt zu einer fehlgeschlagenen Leistung da die Komponenten nicht genug Spannung bekommen, um damit zu arbeiten. In diesem Fall sollte der Anwender zu einem Spannungsverstärker greifen der die vom Netzteil bereitgestellten 12 V in die erforderlichen 24 V umwandelt.
• Der Ausgangsstrom (Ampere) :Dies ist die höchste Amperezahl, die das Netzteil liefern kann. Im Fall des Netzteils im obigen Bild beträgt dieser Wert 30 A. Die Angabe des Ausgangsstroms beeinflusst, wie viele Heizungen ein 3D-Drucker haben kann und wie heiß ein Heizbett werden kann.
• Die Gesamtwattzahl :Dieser Wert gibt an, wie viel Leistung pro Sekunde das Netzteil liefern kann. Sie errechnet sich aus der Multiplikation der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms (Ampere). Eine 12-V-Versorgung mit einem maximalen Strom von 30 A kann also 360 W Leistung liefern.

Der Zweck des Netzteils dient hauptsächlich zum Empfangen, Umwandeln und Liefern von Energie, hat aber auch einige andere Aufgaben aufführen. Das Netzteil ist auch dafür verantwortlich, den empfangenen Strom mithilfe der elektrischen Last auf sichere Werte zu begrenzen und den Strom im Falle eines elektrischen Fehlers abzuschalten.

Eine weitere Aufgabe des Netzteils besteht darin, elektronisches Rauschen oder Spannungsspitzen daran zu hindern, die elektrische Last zu erreichen, und Energie zu speichern, damit das Netzteil die elektrische Last im Falle einer vorübergehenden Unterbrechung der Stromversorgung weiterhin mit Strom versorgen kann.

Welche Spannung ist besser?

Wenn es darum geht, die Spannung einer Komponente für einen 3D-Drucker zu wählen, wie z. B. einer Heizpatrone, einem Hotend, einem Extruder oder einem Lüfter, sollte die Spannung dieser Komponenten immer mit der Ausgangsspannung des 3D-Druckers übereinstimmen. stark> , oder ein DC-DC-Wandler oder ein Spannungsverstärker verwendet werden.

Soweit zur Auswahl eines neuen Netzteils für einen 3D-Drucker , gibt es einige Faktoren zu berücksichtigen. Ein 24 V Das Netzteil benötigt nur ungefähr die Hälfte der Verkabelung weniger als ein 12-V-Netzteil . Der Grund dafür ist, dass je höher die Spannung, desto weniger Strom durch das Netzteil fließt (um die gleiche Leistung zu erhalten, wird nur die Hälfte des Stroms benötigt), was eine Reduzierung der Kabelgröße ermöglicht. Dies wiederum bedeutet eine Reduzierung der Kabelkosten und in der Menge an Kupfer, die abgebaut werden muss, um es zu produzieren.

Bild 3:Ein 12 V (oben) und ein 24 V (unten) Kabel. Quelle:Dyze Design.

Einige spürbare Vorteile der Verwendung eines 24-V-Netzteils beim 3D-Druck sind das:

• Das Heizbett und das heiße Ende benötigen weniger Zeit zum Aufwärmen.
• Es gibt mehr Drehmoment von Steppern, was am Extruder sehr deutlich wird.
• Die Stepper erzeugen weniger Lärm.

Wenn es um 12-V-Netzteile geht , sie sind nützlich, um Geräte direkt über Batterien zu betreiben . Der Nachteil eines 12-V-Netzteils ist, dass es eine Spannungserhöhung benötigt, um 24-V-Geräte zu betreiben , und die Verkabelung ist teurer, da mehr Kupfer benötigt wird .

So überprüfen Sie das Netzteil des 3D-Druckers

Beim Kauf eines 3D-Druckers, egal ob neu oder gebraucht, sollte der Nutzer darauf achten, sich über die tatsächliche Netzspannung des 3D-Druckers zu informieren . Manchmal reicht die Einsicht in das technische Datenblatt nicht aus, da das Netzteil möglicherweise vom Hersteller modifiziert wurde und das technische Datenblatt nicht aktualisiert wurde. Bei gebrauchten 3D-Druckern hat der Vorbesitzer möglicherweise das Netzteil modifiziert, ohne dies deutlich zu machen. Daher ist es am besten, das Netzteil des 3D-Druckers immer direkt am Drucker zu überprüfen, bevor Sie Upgrade-Komponenten kaufen oder installieren . Wird ein neues Netzteil gekauft, sollte auch dieses vor dem Einbau in den 3D-Drucker auf dessen Funktionsfähigkeit überprüft werden.

Das Netzteil ist normalerweise eine große silberne rechteckige Box. Einige Netzteile sind separate eigenständige Ausrüstungsgegenstände, wie im Creality CR-10 V3 3D-Drucker, während andere Drucker sie in die Hauptstruktur eingebaut haben , wie der Anycubic Vyper 3D-Drucker oder der Artillery Genius 3D-Drucker.

Bild 4:Von links nach rechts das Netzteil auf einem Creality CR-10 V3, Anycubic Vyper und Artillery Genius 3D-Druckern. Quelle:Creality, Anycubic und Artillery.

Zuerst sollte die Ausgangsspannung des Netzteils überprüft werden, indem Sie sich das Etikett auf dem Netzteil ansehen, wie in der Abbildung unten gezeigt.

Bild 5:Die Ausgangsspannungsangabe auf einem Netzteil. Quelle:E3D.

Wenn das Netzteil keine Informationen über die Ausgangsspannung hat , kann mit Hilfe eines Voltmeters oder Multimeters überprüft werden . Es sollte beachtet werden, dass elektronische Geräte immer mit äußerster Sorgfalt und Sicherheitsmaßnahmen behandelt werden sollten. The correct detecting of the output voltage of a 3D printer is demonstrated in a tutorial video by Anycubic

Video 1:A tutorial on how to detect and replace a PSU. Source:Anycubic.

This process can be resumed in the following 3 steps :

1. Before touching the PSU or disconnecting any wires, the printer should be disconnected from the outlet . If there are no ESD safety measures in place, such as a grounding mat, grounding  can be done by touching anything that is metal, for example a radiator. The accumulated current will go into the metal because the metal is a better conductor of electricity.
2. Then, after 30 seconds, the PSU of the 3D printer can be touched safely . It’s crucial to make sure to avoid ESD events near the 3D printer. Even if the discharage goes unnoticed, is felt upon discharge, it can still damage the printer’s electronic components. The 30 second period is crucial as some cheaper boards/PSUs are not equipped with bleed resistors to quickly discharge capacitors.
3. The third step is to check the voltage in all the output terminals , being very careful not to touch or short the input AC power terminals. The reading on the voltmeter should be nearly the same as the indicated output voltage . A slightly higher voltage will help with an underpowered heatbed, other components may be overpowered.

Knowing the output voltage of the PSU and the 3D printer is crucial to correctly choosing the printer’s components and avoiding dangerous consequences of underpowering or overpowering the components and the 3D printer. While 3D printers can operate on both 12 V and 24 V PSUs, or even have the option to switch between voltages, the more advantageous option is a 24 V PSU, as it requires less power to produce the same amount of current, its wiring is smaller, and it offers some benefits to the performance of the 3D printer.